Question

10．氟是非金屬性最強的元素．
（1）基態(tài)氟原子的價電子排布式為2s²2p⁵，該排布式中最高能級電子云有3個相互垂直的取向．
（2）氟和氧可以形成多種氟化物，如O₃F₂的結構式為，其中氧原子采用的軌道雜化方式是sp³，又如O₂F₂是一種強氧化劑，運用VSEPR模型判斷O₂F₂極性（填“極性”或“非極性”）分子．
（3）1951年，化學家首次合成了FClO₃氣體，該氣體分子的立體構型是（氯原子為中心原子）四面體．
（4）冰晶石（Na₃AlF₆）主要用作電解Al₂O₃生產鋁的助熔劑，其晶體不導電，但熔融時能導電．在冰晶石（Na₃AlF₆）晶體中存在ac（填序號）
a．離子鍵　　　　b．極性鍵     c．配位鍵　　d．范德華力
（5）80℃以下，測量氟化氫氣體密度后計算其相對分子質量，實驗值明顯大于理論值，原因是常壓時，在80℃以下，HF分子之間存在氫鍵形成締合（HF）_n分子．
（6）NaCl的晶胞如圖所示，若將NaCl晶胞中的所有氯離子去掉，并將鈉離子全部換為鈣離子，再在其中的8個“小立方體”中心各放置一個氟離子，即變化為氟化鈣晶體．若“大立方體”的邊長為a pm，N_A表示阿伏加德羅常數，則該晶體的密度是$\frac{312}{{a}^{3}{N}_{A}×1{0}^{-30}}$g/cm³；8個“小立方體”中心的氟離子組成的圖形體積是$\frac{1}{8}$a³×10^-30 cm³．

Answer 1

分析 （1）F原子核外有9個電子，核外電子排布式為1s²2s²2p⁵，最外層電子為價電子，最高能級為2p能級；
（2）氧原子形成2個σ鍵，含有2對孤對電子，雜化軌道數目為4；
（3）Cl原子形成4個σ鍵，沒有孤電子對，為四面體構型；
（4）冰晶石（Na₃AlF₆）晶體不導電，但熔融時能導電，說明屬于離子化合物，由Na⁺、[AlF₆]^3-構成，[AlF₆]^3-中含有配位鍵；
（5）HF分子之間存在氫鍵形成締合（HF）_n分子；
（6）NaCl晶體的晶胞中的所有Cl^-離子去掉，并將Na⁺離子全部換為Ca²⁺離子，再在其中的8個“小 立方體”中心各放置一個F^-離子，氟化鈣晶胞中有8個F^-離子，Ca²⁺離子數目為8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，則晶胞質量為$\frac{4×78}{{N}_{A}}$g，若“大立方體”的邊長為a pm，則晶胞體積為（a×10^-10 cm）³，根據ρ=$\frac{m}{V}$計算晶體密度；
8個“小立方體”中心的氟離子組成立方體，該立方體的棱長為$\frac{1}{2}$a pm．

解答 解：（1）F原子核外有9個電子，核外電子排布式為1s²2s²2p⁵，最外層電子為價電子，價電子排布式為2s²2p⁵，其最高能級為2p能級，電子云形狀是啞鈴形，該能級電子云在坐標里有3個相互垂直的取向，
故答案為：2s²2p⁵；3；
（2）氧原子形成2個σ鍵，含有2對孤對電子，雜化軌道數目為4，氧原子采取sp³雜化；O原子的VSEPR模型為四面體，有2對孤電子對，氧原子與之連接的原子為V形結構，不是對稱結構，屬于極性分子，
故答案為：sp³；極性；
（3）Cl原子形成4個σ鍵，沒有孤電子對，為四面體構型，故答案為：四面體；
（4）冰晶石（Na₃AlF₆）晶體不導電，但熔融時能導電，說明屬于離子化合物，由Na⁺、[AlF₆]^3-構成，[AlF₆]^3-中含有配位鍵，
故選：ac；
（5）常壓時，在80℃以下，HF分子之間存在氫鍵形成締合（HF）_n分子，故HF相對分子質量的實驗值明顯大于理論值，
故答案為：常壓時，在80℃以下，HF分子之間存在氫鍵形成締合（HF）_n分子；
（6）NaCl晶體的晶胞中的所有Cl^-離子去掉，并將Na⁺離子全部換為Ca²⁺離子，再在其中的8個“小 立方體”中心各放置一個F^-離子，氟化鈣晶胞中有8個F^-離子，Ca²⁺離子數目為8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，則晶胞質量為$\frac{4×78}{{N}_{A}}$g，若“大立方體”的邊長為a pm，則晶胞體積為（a×10^-10 cm）³，故晶體密度=$\frac{4×78}{{N}_{A}}$g÷（a×10^-10 cm）³=$\frac{312}{{a}^{3}{N}_{A}×1{0}^{-30}}$g/cm³；
8個“小立方體”中心的氟離子組成立方體，該立方體的棱長為$\frac{1}{2}$a pm，則8個“小立方體”中心的氟離子組成的圖形體積是（$\frac{1}{2}$a×10^-10 cm）³=$\frac{1}{8}$a³×10^-30cm³，
故答案為：$\frac{312}{{a}^{3}{N}_{A}×1{0}^{-30}}$；$\frac{1}{8}$a³×10^-30 ．

點評 本題是對物質結構與性質的考查，涉及核外電子排布、核外電子運動、雜化方式判斷、分子極性、空間構型、化學鍵、氫鍵、晶胞計算等，需要學生具備扎實的基礎，難度中等．